Trasporto del glucosio: SGLT e GLUT

07 Set, 2023

Indice dei contenuti

1. Introduzione
2. Trasporto attivo: SGLT
3. Trasporto passivo: GLUT

Introduzione

I trasportatori del glucosio sono proteine transmembrana che permettono il passaggio del glucosio attraverso la membrana plasmatica: dal versante extracellulare a quello intracellulare e viceversa. A seconda dell’utilizzo o meno di energia vengono suddivisi in attivi e passivi.

Trasporto attivo: SGLT

Descritto per la prima volta nel 1960 da R.K. Crane, il trasporto attivo si caratterizza per la presenza di due isoforme SGLT (Sodium-GLucose Transporter) ¹ :

• SGLT 1: simporto di 2 Na⁺ e 1 glucosio; in intestino tenue, tubuli renali (tubulo prossimale retto)
• SGLT 2: simporto di 1 Na⁺ e 1 glucosio; in tubuli renali (tubulo prossimale contorno e retto)

La presenza di trasportatori SGLT 1 e 2 nel tubulo renale permette il riassorbimento del glucosio dall'ultrafiltrato glomerulare. Se nel soggetto sano questo meccanismo è indispensabile per non perdere con le urine il prezioso metabolita energetico, nel soggetto diabetico tale meccanismo concorre a mantenere la condizione di iperglicemia. A tal proposito sono stati sviluppati e sono oggi in uso in terapia nel diabete mellito di tipo 2 farmaci (inibitori SGLT2 o gliflozine ²) in grado di bloccare il trasportatore SGLT2, responsabile del 90% del riassorbimento ³, permettendo così un eliminazione di glucosio con le urine (glicosuria). L'eliminazione di una maggiore quantità di glucosio con le urine serve a favorire una diminuzione dell'iperglicemia verso uno stato euglicemico.

Nello specifico, si tratta di un trasporto attivo secondario, in simporto. Questa classe di molecole, infatti, utilizza l’energia derivante dal trasporto secondo gradiente del sodio (gradiente elettrochimico) per accoppiare un trasporto contro gradiente del glucosio, spostando entrambi i soluti nella medesima direzione. Essendo il sodio più concentrato a livello extracellulare (c.e. 140-145 mEq/L, c.i. 12-14 mEq/L) grazie all’azione della pompa Na⁺/K⁺ ATPasi di membrana, questo tenderà passivamente ad entrare dall’esterno verso l'interno della cellula in presenza di trasportatori dedicati.

Trasporto passivo: GLUT

Il trasporto passivo comprende i trasportatori della famiglia GLUT (GLUcose Transporter), di cui sono state identificate 14 isoforme. Le principali ⁴⁵ :

Class I

• GLUT 1: presenti nella maggior parte delle cellule del corpo (alta affinità per il substrato)
• GLUT 2: in epatociti, β-cellule pancreatiche, enterociti, rene (versante basale delle cellule epiteliali); regolazione della secrezione di insulina e rimozione di glucosio in eccesso (bidirezionale, bassa affinità, alta frequenza)
• GLUT 3: in neuroni, placenta (alta affinità)
• GLUT 4: in muscolo striato (rabdomiociti / cardiomiociti), adipociti, meno in epatociti (tessuti insulino-dipendenti)

Class II

• GLUT 5: in enterociti (intestino tenue); coinvolti nell’assorbimento del fruttosio
• GLUT 7: in intestino (reticolo endoplasmatico)

Questi sono trasportatori passivi, ossia non richiedono il consumo di energia per il loro funzionamento, sfruttando esclusivamente la differenza di concentrazione del soluto come forza motrice.

GLUT1 è espresso in modo pressoché ubiquitario nelle cellule ed è responsabile dell’ingresso di glucosio utile a sostenere la respirazione cellulare (glicolisi > ciclo di Krebs > fosforilazione ossidativa). Se il trasportatore GLUT1, vista la sua elevata affinità, è in grado di far passare il glucosio a livello intracellulare anche a fronte di concentrazioni extracellulari modeste, ciò non avviene per GLUT2.

GLUT2, a bassa affinità, permette infatti il passaggio di glucosio solo con differenze di concentrazioni maggiori. Ad esempio, dopo il pasto permette l’ingresso di glucosio nelle β-cellule pancreatiche (stimolando così il rilascio di insulina) e negli epatociti; contrariamente, a digiuno, permette il rilascio di glucosio dagli epatociti verso il torrente sanguigno (glicogenolisi e gluconeogenesi aumentano infatti la concentrazione di glucosio intracellulare invertendo la direzione).

GLUT3, al pari di GLUT1, è un trasportatore ad alta affinità e permette l’ingresso di glucosio anche in condizioni basali nei neuroni, cellule che richiedono in modo quasi esclusivo tale molecola come fonte energetica per il metabolismo.

Interessante excursus è da farsi per GLUT4. GLUT4 è un trasportatore normalmente presente a livello intracellulare e quindi non costantemente posizionato, a differenza degli altri, sulla membrana cellulare. A livello intracellulare viene mantenuto nel citosol caricato sulla membrana di vescicole. Tali vescicole fondono la loro membrana con la membrana plasmatica cellulare in risposta allo stimolo insulinico, e quindi all’aumento della glicemia, permettendo l’esposizione dei trasportatori e il passaggio intracellulare di glucosio secondo delta di concentrazione. Si comprende, pertanto, come i tessuti che presentino tali trasportatori, tessuto muscolare e adiposo, vengano definiti insulino-dipendenti: la loro assunzione di glucosio è condizionata dalla secrezione di insulina. Viceversa, durante i periodi di digiuno, in assenza di stimolo insulinico, tali trasportatori vengono rimossi dalla membrana. Ciò accade per due principali motivi: 1) per non rimuovere dalla circolazione il glucosio, quando presente in basse concentrazioni, privandone così tessuti che necessitino in modo pressoché obbligato di tale substrato; 2) per evitare che una eventuale concentrazione maggiore di glucosio intracellulare porti ad invertire il trasporto (intracellulare > extracellulare).

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